Data collection and filtering

Metal endowments, 118 porfír Cu-Au lelőhely kőzetgeokémiai (Sr/Y értékek, magmaaffinitás a lúgosság szempontjából) és geokronológiai adatait (Kiegészítő adatok 1) gyűjtöttük össze korábbi tanulmányokból és online forrásokból (USGS Porphyry Copper deposits of the world at http://mrdata.usgs.gov/porcu/; http://www.portergeo.com.au/database/). Az egyes porfír lelőhelyekhez kapcsolódó magmás kőzetek rendelkezésre álló Sr/Y értékeit átlagoltuk, és kiszámítottuk a hozzájuk tartozó 1 standard eltérés értékeket (Kiegészítő adatok 1).

A lelőhelyekhez kapcsolódó magmás kőzetek lúgosság szempontjából mért magmatikus affinitását főként egy korábbi tanulmányból7 származtattuk, és a porfír lelőhelyeken végzett további tanulmányokból származó adatokkal valósítottuk meg, amelyeket a ref. nem közölt. 7 (Kiegészítő adatok 1). Az utóbbi esetben a magmatikus affinitást a K2O dúsulás K2O vs. SiO2 diagram16 segítségével értékeltük, amely lehetővé teszi a kőzetek megkülönböztetését kalc-alkalikus, magas K tartalmú kalc-alkalikus és lúgos (shoshonitos) kőzetekre. Ha geokémiai elemzések nem álltak rendelkezésre, a megkülönböztetést a kapcsolódó porfirites kőzetek nómenklatúrája alapján végeztük (a részleteket lásd a Módszereknél).

Az itt közölt Cu és Au adottságok (1. kiegészítő adat) kétségtelenül bizonytalanok, amint azt a különböző források által ugyanazon lelőhelyre vonatkozóan közölt különböző értékek (1. kiegészítő adat) és a tartalékok és erőforrások idővel történő finomítása mutatja. Azonban a világ összes porfírlelőhelyének fémtartalma összességében több nagyságrendet ölel fel, ami sokkal nagyobb, mint egy-egy lelőhely lehetséges fémtartalmi bizonytalanságai.

A másik kiemelendő szempont, hogy a Grasberghez hasonló többlépcsős lelőhelyeket különböző időpontokban kialakult egyedi érctestek jellemzik, amelyek Cu/Au aránya változó lehet. Grasbergben a Dalam kőzetekben és az Ertsberg-testben előforduló ásványok Cu/Au aránya valamivel magasabb (~2,0; ahol a Cu tömegszázalékban, az Au pedig g t-1-ben van megadva), mint az összes többi érctesté (0,75-1,40) és mint a Grasberg-Ertsberg körzetben (~1,0)14 . E helyi különbségek oka a későbbi ércfázisok felülnyomása és az ércképződés eltérő mélysége14 (az ércek magasabb Cu/Au értékei mind a Dalam kőzetekben, mind Ertsbergben az érctestek mélyebb részein magasabb molibdéntartalommal párosulnak). A következőkben a Grasberg-Ertsberg kerület nagy részének Au és Cu adottságait vettem figyelembe, amelyek a kerület érctestek legnagyobb többségének (>90% a tonnatartalmat tekintve)14 Au/Cu arányát tükrözik.

A porfír lelőhelyekre vonatkozó felhasznált geokronológiai adatokat (1. kiegészítő adat és 1. kiegészítő megjegyzés) a legkorszerűbb technikákkal17 nyertük (a porfír intúziók cirkonjainak U-Pb kormeghatározása CA-ID-TIMS, SHRIMP és LA-ICPMS segítségével, a molibdénit Re-Os kora N-TIMS segítségével, a hidrotermális ásványok 40Ar/39Ar kormeghatározása: Kiegészítő megjegyzés 1) az elmúlt 20 év során, a legtöbbjük (22-ből 15) pedig az elmúlt 10 év során. Az adatokat az e tanulmányok szerzői által adott értelmezésekkel együtt felhasználták az ércásványosodási folyamat teljes időtartamának kiszámításához, azaz ahhoz az időintervallumhoz, amely a lehető legnagyobb mértékben magában foglalja az ásványosodási folyamat nagy részét egy adott lelőhelyen (1. kiegészítő adat és 1. kiegészítő megjegyzés). Ez vagy az időbeli zárójelbe helyezésen alapult, az érc előtti és az érc utáni porfír U-Pb cirkon kormeghatározással, vagy a több ércfázisból származó molibdénit Re-Os kormeghatározásán, amelyet végül az érchez kapcsolódó alterációs ásványok 40Ar/39Ar kormeghatározásával hajtottak végre (az ásványosodási folyamat teljes időtartamának részletes leírását lásd az 1. kiegészítő megjegyzésben az egyes lelőhelyek esetében). Ez különösen igaz a legnagyobb összetett porfírrendszerekre, mint többek között a Chuquicamata, Rio Blanco és Grasberg. Az elkerülhetetlen alulmintavételezés miatt az így meghatározott időintervallumok az egyes porfírlelőhelyeken az ásványosodási események tényleges időtartamának elsőrendű közelítései. Mindazonáltal jelentős, hogy az ércesedési folyamatok időtartamára vonatkozóan hasonló értékeket kaptak különböző tanulmányok, amikor ezek ugyanarra a lelőhelyre vonatkozóan rendelkezésre álltak (pl, El Teniente, Grasberg és Chuquicamata; Kiegészítő adatok 1).

Petrológiai modellezés

A petrológiai folyamatok Monte Carlo-modellezését (Módszerek és 1. táblázat) alkalmazták a porfírlelőhelyek Cu és Au adottságait és kialakulási idejét magyarázni képes metallogén folyamatokra vonatkozó információk kinyerésére (lásd fent). A 2. hivatkozás tömegmérleg- és petrológiai megközelítését használtam a magmák mennyiségének és az ezekből a magmákból exolválható folyadék, Cu és Au mennyiségének, valamint SiO2-tartalmuknak a becslésére (részletesen lásd a Módszerek, a Kiegészítő 1-5. ábrák és az 1. Kiegészítő táblázat). A magmák tömegét és térfogatát a hivatkozásban vázolt termodinamikai feltételek paraméterezésével határoztuk meg. 18 a forró kéregzónákban keletkező olvadékok keletkezésére vonatkozóan. A modellben a bazaltos olvadékot változó mélységben, 0 és 5 Ma közötti időintervallumban fix, jellemzően 5 mm/év-1 hosszú távú átlagsebességgel injektálják a kéregbe (hivatkozás 18). Attól függően, hogy milyen mélységben történik a befecskendezés, a befecskendezett bazalt frakcionálásából származó maradék olvadék egy bizonyos inkubációs idő után elkezd felhalmozódni (1. kiegészítő ábra). Az inkubációs idő függése a befecskendezés mélységétől azzal a ténnyel magyarázható, hogy a gazdakőzet hőmérséklete a geotermikus gradiensnek megfelelően (20 °C km-1 a modellben18) a mélységgel növekszik. Ezért a mélyebb szinteken (azaz a melegebb gazdakőzet hőmérsékleténél) a kezdeti maradék olvadékképződés inkubációs ideje rövidebb lesz. Ugyanakkor a bazaltolvadék folyamatos injektálása a gazdakőzetek hőmérsékletének növekedését is eredményezi, amely egy bizonyos, a maradékolvadék-képződésétől eltérő lappangási idő után elérheti e kőzetek szilárdságát, és ennek következtében részleges olvadásukat (kéreg részleges olvadása: 1. kiegészítő ábra). Mindezen folyamat eredményeként létrejövő olvadék egy összetett hibrid olvadék, amely a maradékolvadék és a kéregolvadék összegéből származik az injektálás kezdete óta eltelt bármely időpontban és bármely mélységben, ahol bazaltos injektálás történik (1. kiegészítő ábra). Az idő múlásával az adott mélységben felhalmozódott olvadék mennyisége növekszik, amint azt az 1. kiegészítő ábra mutatja. A mélyebb kéregszinteken az olvadék termelékenysége nagyobb lesz, mint a sekélyebb kéregszinteken (1. kiegészítő ábra).

Az ilyen hibrid olvadékokban felhalmozódott oldott H2O mennyisége különböző kéregmélységekben és különböző felhalmozódási idők után (ill, az injektálási folyamat kezdete óta eltelt idő) meghatározható, figyelembe véve a primitív bazaltos olvadék és a kéreg kőzetek H2O kiindulási tartalmát (1. táblázat), valamint a szilikátos olvadékokban a H2O oldhatóságának nyomás- és olvadékösszetétel-függését19 (2-4. kiegészítő ábra). Végül a Cu és Au mennyiségét az exolválható H2O-ban úgy határoztuk meg, hogy a folyadék és a szilikátolvadék közötti megfelelő megoszlási együtthatókat és az olvadékok megfelelő Cu és Au tartalmát használtuk (1. táblázat és Kiegészítő ábra). 5. táblázat).

A Cu-Au porfír lelőhelyek fémellátottsága és időskálája

Az Au vs. Cu ellátottság grafikonja azt mutatja, hogy a porfír Cu-Au lelőhelyek vagy egy Cu-ban gazdag (Au/Cu ~4 × 10-6) vagy egy Au-ban gazdag (Au/Cu ~80 × 10-6) trendet határoznak meg (1a. ábra). Az Au-gazdag tendenciát alapvetően a hét legnagyobb aranylelőhely irányítja (amelyek a porfír Cu-Au-lelőhelyek aranyának közel 60%-át tartalmazzák20). Ez a hét lelőhely (Kadjaran, Cadia, Kalmakyr, Oyu Tolgoi, Bingham, Grasberg és Pebble) mindegyike magas K-tartalmú kalc-alkalikus vagy alkáli kőzetekhez kapcsolódik. Az Au-gazdag trend mentén található az összes többi kisebb lelőhely is, amelyek változóan lúgos magmákhoz kapcsolódnak, valamint számos lelőhely, amelyek normál kalciumos-lúgos magmákhoz kapcsolódnak (pl. Far Southeast-Lepanto, Reko Diq, Panguna, Cerro Casale, Batu Hijau, hogy csak néhányat említsek a legnagyobbak közül). Ezzel szemben a Cu-gazdag irányzat valamennyi lelőhelye csak normál kalc-alkalikus kőzetekkel társul.

A két különböző tendencia felismerhető az Au-adottságok és az Au-tartalékok közötti grafikonon is. a porfír Cu-Au lelőhelyek ércesedési folyamatának időtartamát (1b. ábra): a Cu-ban gazdag lelőhelyi trendben az Au sokkal lassabban csapódik ki átlagosan (~100 tonna Au/Ma), mint az Au-ban gazdag lelőhelyi trendben (~4500 tonna Au/Ma). Az Au-gazdag irányt három nagy Au-gazdag porfírlelőhely (amelyekről megbízható geokronológiai adatok állnak rendelkezésre), amelyek mindegyike magas K értékű kalc-alkalikus vagy alkáli kőzetekhez kapcsolódik (Grasberg, Bingham, Pebble), valamint három Au-gazdag lelőhely, amelyek kalc-alkalikus kőzetekhez kapcsolódnak (Reko Diq, Far Southeast-Lepanto és Batu Hijau). Az összes kisebb méretű, változóan lúgos kőzetekkel kapcsolatos Au-gazdag porfír és több, normál meszes-lúgos kőzetekkel kapcsolatos porfír is az Au-gazdag trendre esik. A Cu-ban gazdag irányzatot ismét csak a tipikus meszes-lúgos kőzetekhez kapcsolódó lelőhelyek határozzák meg. Az Au-gazdag porfírlelőhelyekhez kapcsolódó magmás kőzeteket alacsonyabb Sr/Y értékek jellemzik (~50 a legnagyobb porfír Au-lelőhelyek esetében)21 a Cu-gazdag porfírlelőhelyekhez kapcsolódó kőzetekhez képest (100 ± 50)2 (1c. ábra és 1. kiegészítő adat).

A különböző Cu és Au adottságok lehetséges okai

Chiaradia és Caricchi2 felvetette, hogy az andoki típusú, Cu-ban gazdag porfír lelőhelyek Cu adottságát két fő paraméter szabályozza: a közép-alsó kéregmélységben keletkező magma mennyisége, amely meghatározza a szállítható Cu maximális mennyiségét, és az a teljes időintervallum, amely alatt a magma a folyadék- és rézrakományával együtt a sekélyebb szintekre kerül, ahol a folyadék kioldódása és a Cu kicsapódása történik. A megfelelően nagy mennyiségű magma és fluidum kialakulásának legkedvezőbb feltételei, mint már említettük, a középső és az alsó kéregben jelentkeznek, ahol a modellezett magmák Sr/Y értékei (50-150) a legnagyobb porfír Cu-lelőhelyekkel kapcsolatos magmákéval megegyező tartományban vannak2. A Cu-tartalom és az érclelőhelyek kialakulásának időtartama2 közötti széleskörű lineáris korreláció (1d. ábra) arra utal, hogy a magma, a fluidum és a réz sekélyebb rétegekbe történő átjutásának folyamata minden Cu-ban gazdag lelőhely esetében hasonló átlagos sebességgel zajlik, és hogy ennek időtartama a fő paraméter, amely e lelőhelyek Cu-tartalmát szabályozza. Hasonló következtetésre jutott a 22. hivatkozás is. A Cu adottság és az érclelőhely kialakulásának időtartama közötti diagramon (1d. ábra) az Au-gazdag lelőhelyek ugyanannak a regressziós trendnek az alsó vége felé esnek, mint a Cu-gazdag lelőhelyek, ami arra utal, hogy a Cu adottság ellenőrzése és a Cu kicsapódásának hatékonysága hasonló mind a Cu-gazdag, mind az Au-gazdag lelőhelytípusok esetében.

Ezzel szemben a két különböző lineáris trend előfordulása az Au-Cu-tonnaszám és az Au-tonnaszám-bányászati időtartam ábrákon (1a., b. ábra) arra utal, hogy az aranyadottságot különböző folyamatok irányítják a Cu- és az Au-gazdag lelőhelyeken. A hét legnagyobb Au-gazdag porfírlelőhely enyhén lúgos vagy lúgos kőzetekkel való társulása (1a. ábra) valamiféle petrogenetikai kontrollra utalhat, amelyet nem értünk egyértelműen8,23,24 . Másfelől a változóan nagy aranytartalmú Au-gazdag porfírlelőhelyek szintén normál kalciumos-lúgos magmás kőzetekkel társulnak (1a. ábra). Ez arra utal, hogy a magmakémia nem lehet az Au-gazdag porfír irányzat kialakulásának egyetlen irányítója. Itt három fő mechanizmust vizsgálok meg, amelyek felelősek lehetnek az Au-gazdag porfír lelőhelyek kialakulásáért és a változóan lúgos magmákhoz való preferenciális, de nem kizárólagos társulásukért: (i) magasabb Au-tartalom a lúgos magmákban25 (és az Au-gazdag porfíriumokhoz társuló kalcium-lúgos magmákban), (ii) az Au fluidum-olvadék megoszlási együtthatójának (KD) változó értékei a fluidumok és az olvadékok között, valamint (iii) eltérő csapadékkiválási hatékonyság.

A kicsapási hatékonyság ellenőrzése az Au-adottságokra

Monte Carlo szimulációk azt mutatják, hogy az Au és Cu esetében is általánosan használt 50%-os kicsapási hatékonyságot feltételezve, a kalcium-alkalikus magmákhoz2 kapcsolódó legnagyobb rézdúsulásnak (~100 Mt Cu) megfelelő magmavolumenek (~2000 km3) nagymértékben (~14000 tonna Au mediánértékkel) több Au-t biztosítanának, mint az Au-ban gazdag porfírlelőhelyek maximális aranyadottsága (~2700 tonna Au) (Ábra. 2c; még magasabb potenciális Au-adottságok kapcsolódnak az 50%-os hatékonyságú alkáli rendszerek legnagyobb szimulált magmatömegeihez: 2d. ábra). Ez azt sugallja, hogy a Cu és Au adottságok közötti szétválasztás a Cu-ban gazdag vs. Au-ban gazdag lelőhelyek kialakulása nem valószínű, hogy csak a lúgos magmák Au-ban való feldúsulásával függ össze a kalciumos-lúgos magmákhoz képest25,26 , mivel az utóbbiak képesek nagyrészt elegendő aranyat tartalmazó fluidumokat kioldani a legnagyobb Au-ban gazdag porfírlelőhelyek kialakulásához. Az Au változó fluidum-olvadék KD értékei sem magyarázhatják a Cu-ban gazdag lelőhelyek kimerült Au-tartalmát. Valóban, az Au (10-100)27 és a Cu (2-100)2 szokásos fluid-olvadék KD-értékeinek tartományait és mind az Au, mind a Cu esetében 50%-os kicsapódási hatékonyságot alkalmazva a Monte Carlo szimulációk a természetes Au-gazdag porfírlelőhelyeknél sokkal magasabb Au/Cu értékű fluidumokat eredményeznek mind a kalcium-alkalikus, mind a lúgos magmák esetében (3a., b. ábra). Lehetetlen reprodukálni a Cu-ban gazdag lelőhelyek alacsony Au/Cu értékeit, hacsak nem feltételezünk indokolatlanul alacsony fluid-olvadék KD értékeket az Au-ra (“1) (3c. ábra). Ezenkívül a modellezett és a magmákból oldott geológiai fluidumok (vulkáni kibocsátások és a porfírlelőhelyek egyfázisú fluidumai) nagyon hasonló Au/Cu értékekkel rendelkeznek (3. ábra, 2. táblázat). Ez alátámasztja azt az állítást, hogy a magmából származó fluidumokban az Au és Cu olyan koncentrációkban fordul elő, amelyek összhangban vannak a kísérletileg meghatározott fluid-olvadék KD Au és Cu értékek felhasználásával kapott értékekkel.

A 2. és 3. ábra ábrái tehát arra utalnak, hogy az Au-gazdag és a Cu-gazdag lelőhelyek eltérő Au/Cu trendjei az eltérő Au-kicsapódási hatékonyságnak tudhatók be. Valóban, a két porfír-trendet az Au-Cu térben jól reprodukálják a Monte Carlo-szimulációk, amelyeket olyan aranykiválási hatásfokkal végeztünk, amelyek az Au-gazdag lelőhelyeken ~6-15-szörös, míg a Cu-gazdag lelőhelyeken ~75-szörös Cu-kiválási hatékonyságnál alacsonyabbak (4a, b ábra; további részleteket lásd a Módszereknél). Ez olyan Au-kicsapódási hatásfokokat jelent, amelyek ~5-12-szer nagyobbak az Au-gazdag porfírlelőhelyeken, mint a Cu-gazdag porfírlelőhelyeken (4a, b ábra és Módszerek).

A porfírlelőhelyek Au-gazdag trendjét eredményező Au fokozott kicsapódási hatékonysága a következőkre vezethető vissza: (i) a kisebb mélység, ahol az Au-gazdag lelőhelyek kialakulnak28 és (ii) a hidroszulfidos arany nagyobb stabilitása a lúgban gazdag folyadékokban24. Amint azt részletesen tárgyalja a hivatkozott 28, a sekély porfírrendszerekben (<~3 km) az arany és a réz oldhatósága gyorsan csökken a táguló S-gazdag gőzben, amely mindkét fémet hordozza. Az eredmény a Cu és az Au együttes kiválása és magas Au/Cu értékek. Ezzel szemben a mélyebb porfírrendszerekben (>~3 km) egyfázisú fluidum uralkodik, amelyből lehűléskor főként Cu csapódik ki, míg az Au egy sűrű gőzfázisban oldatban marad. A 24. hivatkozás szerint az alkáli-kloridok jelenléte erősen megnöveli az arany oldhatóságát a H2S-tartalmú fluidumokban, és ez magyarázhatja az Au-ban gazdag porfírlelőhelyek lúgos magmákkal való társulását, amelyekből feltehetően magasabb alkáli-klorid-tartalmú fluidumok oldódnak ki.

Az arany és a réz szétválasztásáért felelős további tényező egyes porfír lelőhelyeken a magmás-hidrotermális rendszer redukált jellege lehet, amely vagy a magmában rejlik, vagy a fluidumoknak a redukált gazdakőzetekkel való kölcsönhatásából ered29. A Cu-tól eltérően, amelynek oldhatósága csökken a redukált ércfolyadékokban, az arany hasonló koncentrációban szállítható az ércfolyadékok által, függetlenül azok oxidációs állapotától29. Ezért felvetették, hogy redukált magmás-hidrotermális rendszerek lehetnek felelősek egyes Au-gazdag porfírlelőhelyek kialakulásáért30.

A Cu vs. Au adottságok tektonikai kontrollja

Az Andok-típusú szubdukciós ívekben a hosszú ideig tartó kompressziós időszakok (>2 Ma) változóan nagy magmatömegek felhalmozódásához vezetnek a mély kéregszinteken, melyeket a magas Sr/Y értékek jellemeznek2,31 . Ilyen körülmények között a porfír-Cu-gazdag lelőhelyek azért alakulnak ki, mert lényegében a kompressziós időszak alatt a középső és alsó kéregmélységekben felhalmozódott nagy magmavolumenektől, valamint a mélységi tároló magmatikus-hidrotermális szivárgásának későbbi időtartamától függnek a sekélyebb kéregbe, ahol az ércesedés történik. E folyamat során az arany átlagosan alacsony arányban csapódik ki (1b. ábra), mivel az ilyen kalcium-lúgos magmákból kioldódó fluidumok kicsapódási hatásfoka az arany esetében alacsony (~75-ször kisebb, mint a Cu kicsapódási hatásfoka: lásd fentebb). Ez valószínűleg a Cu-ban gazdag lelőhelyek átlagos mélységű kialakulásának köszönhető ilyen környezetben28 , és talán a kapcsolódó fluidumok nem hatékony kémiájának24. Az 5a, b ábra azt mutatja, hogy a legnagyobb Cu-ban gazdag porfír lelőhelyek (>30 Mt Cu), amelyek kalc-alkalikus magmákhoz kapcsolódnak, >~3 km mélységben fordulnak elő, és <500 tonna Au aranyadottságúak. Ebben az esetben az arany jelentős része vulkáni emissziókba kerülhet, amelyek hasonlóan magas Au/Cu értékekkel rendelkeznek, mint a magmás kőzetek és a magmákból nagy nyomáson kioldott egyfázisú fluidumok (5a, b ábra).

A késői vagy posztszubdukciós és ütközés utáni környezetben az enyhén alkáli vagy alkáli magmák a kiterjedéshez6 vagy a vékonyabb szigetívekben26 az ívforduláshoz kapcsolódnak (pl., Grasberg13,14, Bingham11 és Kisladag32). A kiterjedés kedvez a magmák felemelkedésének, fejlődésének és elhelyezkedésének a kéreg sekélyebb szintjein33,34 , míg a vékonyabb kéreg sekélyebb átlagos magmafejlődési szinteket eredményez31. Az Au-gazdag porfírlelőhelyekkel kapcsolatos, változóan alkáli (és néhány kalcium-alkalikus) magmák összességében alacsonyabb Sr/Y értékei (~50) alátámasztják az átlagosan sekélyebb kéregszinteken történő fejlődésüket, mivel a Sr/Y a magmafejlődés mélységének helyettesítője31,35,36 . A változóan lúgos magmákhoz kapcsolódó valamennyi Au-gazdag porfír lelőhely valóban sekély kéregszinten (<~3 km; 5b. ábra) keletkezett, valószínűleg azért, mert ezek a magmák olyan tektonikai (kiterjedés) és geodinamikai (vékonyabb kéreg) összefüggésekhez kapcsolódnak, amelyek kedveznek a sekély kéregszinten történő kiemelkedésüknek.

Ezzel szemben a kalc-alkalikus magmás kőzetekkel társult porfírlelőhelyek a képződési mélységek szélesebb skáláját ölelik fel, de csak a sekély (<~3 km) rendszerekhez társulhatnak nagy (>500-<1500 tonna Au) Au-gazdag porfírok (5b. ábra). Ez azt sugallja, hogy a sekély magmaképződés és az ebből következő Au-gazdag rendszerek kialakulása kalcium-alkalikus magmákkal együtt is előfordulhat mind az Andok-típusú szubdukciós környezetben (pl. Maricunga Au-gazdag porfírrendszerek37), például egy általános kompressziós rendszeren belüli extenziós időszakokban38,39 , mind a kéregben vékonyabb szigetívekben, például az ütközéssel járó ívpárhuzamos extenzió során (pl., Batu Hijau40 és Grasberg14).

A fenti érvek alátámasztására mind a kalcium-alkalikus, mind a változóan alkalikus magmás rendszerek Sr/Y átlagértékei (amelyek a magmafejlődés átlagos mélységét jelzik: lásd fentebb) korrelálnak a porfírképződés mélységével (Ábra. 5c; az egyetlen kivétel a Chino-Santa Rita): más szóval, minél sekélyebb vagy mélyebb az átlagos magmafejlődés a kéregben (a magma kémiájától függetlenül), annál sekélyebb vagy mélyebb a magma elhelyezkedése a felső kéregben és az ebből következő porfírképződés. Valószínűleg ez annak a következménye, hogy mindkét folyamatot a kéreg vastagsága és a tektonikai rendszer (kompresszió vs. extenzió) irányítja.

A legnagyobb Au-gazdag porfírlelőhelyek és az enyhén lúgos vagy lúgos magmás kőzetek (1a. ábra) egyértelmű társulása mindazonáltal további, az aranyadottságukat tovább fokozó tényezőkre hívja fel a figyelmet. Az Au-gazdag alkáli és kalciumos-lúgos rendszerekre vonatkozó Monte Carlo-modellezés összehasonlítása (4a., b. ábra) azt sugallja, hogy a lúgos magmákkal társult Au-gazdag porfírlelőhelyek magasabb aranytartalma a lúgos magmák magasabb aranytartalmával magyarázható. A lúgos rendszerekhez kapcsolódó Au-gazdag porfírlelőhelyek Au-ellátottságát fokozó másik tényező az ilyen magmákhoz kapcsolódó fluidumok kedvező kémiai összetétele lehet24.

Másrészt a sekély kéreg magmafejlődése nem kedvez a lehető legnagyobb magmatérfogat és Cu-ellátottság kialakulásának2,33 . Következésképpen a sekélyen képződött lelőhelyek nem érhetik el a vastag kontinentális kéreg alatti, tipikus Andok-típusú szubdukcióhoz kapcsolódó magmás rendszerek legkiemelkedőbb Cu-tartalmát (>50 Mt Cu) (1d. ábra).

A Cu-Au-tartalom többlépcsős folyamata

Ahol a porfírképződés mélysége és a magmák és a kapcsolódó fluidumok kémiája úgy tűnik, hogy szabályozza az Au-gazdag vs. Cu-tartalmat. Cu-ban gazdag Cu-Au porfír lelőhelyek jellegét, a Cu és Au adottságok növekedése az ércesedés időtartamával (1b., d. ábra) arra utal, hogy e lelőhelyek végső Cu és Au adottságait az ásványosodási lépések kumulatív száma41,42 határozza meg, amelyet végső soron a magma mennyisége és az ércesedés időtartama2 szabályoz. A különbség az, hogy a változóan lúgos rendszerek és a sekély kéreg meszes-lúgos rendszerek eredendően olyan magmákhoz kapcsolódnak, amelyek fluidumai tektonikailag (azaz sekély lerakódás: hivatkozás 28) és kémiailag24 optimalizáltak a magas aranykiválási hatékonyságra. Ezzel szemben a tipikus kalc-alkalikus (magas Sr/Y) magmák olyan geodinamikai környezetben képződnek, amely kedvez a hatalmas magmafelhalmozódásoknak, amelyek szükségesek a behemót Cu-ban gazdag lelőhelyek2 létrehozásához, de olyan mélységben helyezkednek el, ahol az oldott fluidumok kevésbé hatékonyak az aranykiválás szempontjából.